科学

汽化热

物质的物理性质

中文名:汽化热 外文名:heat of vaporization 所属学科: 汉语拼音:qì huà rè 又称:汽化焓、蒸发热
汽化热介绍
汽化热是一个物质的物理性质。其定义为:一般情况下,使一摩尔物质在一定温度下蒸发所需要的热量,对于一种物质其为温度的函数。

概念

常用单位为千焦/摩尔(或称千焦耳/摩尔),千焦/千克亦有使用。其他仍在使用的单位包括Btu/lb(英制单位,Btu为British Thermal Unit,lb为磅)、J/kg(焦耳/千克)、J/g(焦耳/克),由于历史原因,至今有些书上仍用cal/g(卡/克)作量度单位。

由于汽化热只改变物质的相而不改变物质的温度,所以又称汽化潜热。

按照物质分子运动论的观点,气体中的分子平均距离比液体中的大得多。液态时,物质分子之间有较强的吸引力,物质从液相转变为气相,必须克服分子间的引力而做功,这种功称为内功。另外,当物质从液相变为气相时,体积将增大许多倍,因此还必须反抗大气压力而做功,这种功称为外功。

做功需要消耗一定的能量。当液体蒸发或沸腾时,保持温度不变,都必须从外界输入能量,这就是液体汽化时需要汽化热的原因。如果液体在绝热下蒸发,则液体的温度将降低,这一现象被用来获得低温。例如,利用液氦的绝热蒸发,可获得约为0.7K的低温。

因为汽化是液化(凝结)的相反过程,同一物质的凝结点和沸点相同,故凝结热与液化热的名称也同时被使用,定义为:在标准大气压下,使一摩尔物质在其凝结点凝结所放出的热量。

影响因素

汽化热与汽化时的温度和压强有关。温度升高时汽化热减小,到临界温度时变为0。这是由于随着温度的升高,液体分子将具有较大的动能,气相与液相之间的差别逐渐减小,液体只需要从外界获得较少的能量就能汽化。而在临界温度下,物质处于临界态,气相与液相之间的差别消失了,因此汽化热为0。

水的汽化热为40.8千焦/摩尔,相当于2260千焦/千克。一般地:使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从1℃加热到100℃所需要的热量。

测量方法

直接量热。例如在等压(压力等于饱和蒸气压)下测定一定量液体蒸发所需的能量,算出蒸发热。n

先测量不同温度下的饱和蒸气压;然后用克劳修斯-克拉珀龙方程计算蒸发热。许多物质的相变热数据刊在有关手册中,也可用经验式计算。其中蒸发热数据已较完备,经验式的精度也较高。

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